Redis数据库持久化

一、Redis概述

• Redis是一种高级键值对的非关系型数据库，同时也是一个高速缓存数据库

• Redis和memcache很相似，不同的是，Redis的数据可以持久化，而且支持的数据类型很丰富

• Redis的数据类型有字符串、列表、集合、有序集合，支持在服务器端计算集合的并、交和补（差）集，还支持多种排序功能，所以Redis也可以被看作是一个数据结构服务器

二、Redis的持久化

• Redis的所有数据都是保存在内存中，如果没有配置持久化，Redis重启后数据就会丢失，所以需要开启Redis的持久化功能，将内存中的数据保存在硬盘上，在Redis重启之后，可以从硬盘中恢复数据到内存中，而这个过程是分为两种模式的：

半持久化模式：不定期的通过异步同步的方式把内存中的数据保存到硬盘上，也叫RDB模式

全持久化模式：把内存中每一次数据的变化都写入到一个append only file（AOF文件）里面，也叫AOF模式

（1）持久化过程

1. 客户端向数据库服务器发送写操作，写的数据保存在客户端的内存中
2. 数据库服务器接收到客户端写请求的操作，写操作的数据保存在服务器的内存中
3. 服务器调用write这个系统进程，将内存中的数据往硬盘上写，数据会先到系统内存的缓冲区中
4. 系统将缓冲区中的数据转移到磁盘控制器上，数据会到磁盘缓存中
5. 磁盘控制器将数据写到磁盘的物理介质中，这个时候数据才是真正的保存到了磁盘中

上面的五个步骤是理想的数据保存流程，但是在大多数情况下，实际的服务器会有各种各样的故障，下面是出现故障后持久化成功的的两种情况

1. Redis数据库发生故障，只需要完成上面的前三个步骤，那么就可以完成持久化，剩下的操作是由系统完成的

2. 如果系统发生故障，就必须上面的五个步骤全部完成，数据才可以完成持久化

这两中情况只是说了保存过程中可能发生的故障，但是其实保存的数据也有可能发生损坏，需要一定的恢复机制

Redis有两种策略机制来实现持久化的五个步骤，分别是RDB和AOF,通过配置redis.conf主配置文件来配置两种持久化方式，两种持久化方式同时开启时，AOF的优先级高一点

（2）RDB机制

• RDB的数据保存机制其实就是把数据以快照的形式保存在磁盘上，这个快照和虚拟机的快照的含义是相似的，需要注意的是每次生成的RDB文件会把旧的RDB文件顶掉，也就说只有一份RDB文件

• RDB持久化是指在指定时间间隔内将内存中的数据集快照写入磁盘，也是Redis默认的持久化方式，这种方式就是将内存中的数据以快照的方式写入到二进制文件中，默认的文件名称为dump,rdb

• 既然RDB的保存机制是指定时间间隔内把数据生成快照来保存，那么肯定会有一个触发机制，对于RDB来说，Redis提供了三种机制，分别是：save、bgsave、自动化

-save触发方式

当有一个客户端向Redis发送命令后，该命令会阻塞Redis服务器，在执行Save机制（保存数据到RDB文件）的过程中，Redis是不能执行其他命令的，直到保存完成后才可以

当Redis在保存RDB文件时，如果已经存在之前保存的RDB文件，那么Redis就会把新的文件顶替掉旧的文件，实际环境中，Redis接收到的客户端请求可能是几万甚至几十万，这种方式显然是不可取的

-bgsave触发方式

使用bgsave后，客户端发送的操作，Redis会在后台进行异步快照保存，而且Redis还可以继续接受其他客户端的操作

当客户端发送操作到Redis服务器时，在Redis执行操作后，会执行fork（）操作创建子进程，RDB的持久化操作由子进程完成，在子进程完成操作后，会自动结束。这个过程中的阻塞只发生在子进程的阶段，基本上Redis内部所有的RDB操作都是采用bgsave完成的

-自动化

自动化也就是自动触发，是由Redis的主配置文件Redis.conf来完成的，可以配置如下选项：

1. save：

这里是用来配置触发Redis的持久化条件的，也就是什么时候把内存中的数据保存到硬盘中，格式为save m n，当m秒之内发生了n个数据的变化，就把数据保存到硬盘中，并且采用机制是bgsave，如果不需要持久化可以把所有的save行注释掉来停用此功能

2. stop-writes-on-bgsave-error：

此选项的默认配置为yes，意思是当启动了RDB并且在最后一次后台保存数据失败时，Redis是否停止接收数据，配置yes可以让管理人员意识到数据没有正确的持久化到硬盘上，否则配置no的话会使管理人员无法意识到事故发生。在停止接收数据后只需要重新启动Redis，就可以重新开始接收数据了

3. rdbcompression

此选项的默认值为yes，意思是是否对存储到磁盘中的快照进行压缩存储

4. rdbchecksum

此选项的默认值为yes，意思是在存储快照后，是否让redis使用crc64算法来进行数据校验，开启后会增加大约百分之十的性能消耗，如果需要redis达到最大性能，可以关闭此选项

5. dbfilename

配置快照的文件名，默认是dump.rdb

6. dir

设置快照保存的路径，这个路径必须是目录，而不是文件名，默认是保存到当前目录./

对比save和bgsave：

命令	save	bgsave
同步方式（IO类型）	同步	异步
是否阻塞	阻塞	阻塞（发生在子进程）
优点	不会消耗额外内存	不阻塞客户端，可以继续接收命令
缺点	阻塞客户端命令	需要子进程，消耗内存

-RDB的优势和劣势

• 优势：

1. RDB文件紧凑，并且是全量备份，非常适合用于备份和灾难恢复
2. 在使用bgsave机制生成RDB文件的时候，redis主进程会新建一个子进程来处理所有的数据保存工作，主进程不需要进行任何的磁盘IO操作，并且可以继续接收其他客户端的操作
3. RDB在恢复大数据集时的速度要比AOF快的

• 劣势：

1. 生成的RDB快照是一次全量备份，存储的是内存数据的二进制序列化形式，在存储上十分紧凑。
2. 在进行快照持久化时，会开启一个子进程专门进行快照持久化，在这个期间主进程修改数据在子进程中是不会反应出来的，也就是说在数据持久化期间的数据不会被保存，可能会丢失数据。并且当数据集较大的时候，可以会导致整个服务器停止服务几百微秒甚至一秒

（3）AOF机制

• 全量备份总是耗时的，而AOF提供了一种更为高效的方式，工作机制非常简单，redis会把收到的每一个写命令都通过write函数追加到指定的文件中，这个和mysql的二进制日志很是相似

• AOF持久化方式：

每当Redis收到一条写命令时，Redis就会记录到AOF文件中

-文件重写

AOF的持久化方式也带来了一个问题，持久化的AOF文件会越来越大，为了压缩AOF持久化文件，Redis提供了bgrewriteaof命令，将当前内存中的数据以命令的方式保存到临时文件中时，同时会创建一个新的子进程来将文件重写到一个新的AOF文件中，这个方式有点类似于快照

-AOF的三种触发机制

1. 每次修改都同步（always）：同步持久化，每次数据发生变化时会被立刻记录到磁盘上，性能较差但是数据完整性好

2. 每秒同步（everysec）：异步同步，每秒都会记录，但是如果在一秒内Redis服务器宕机，那么就会丢失一秒的数据

3. 从不同步（no）：从不同步，这里指的是由系统决定什么时候同步

比对三种机制：

命令	always	everysec	no
优点	不丢失数据	每秒一次同步	不用进行管理
缺点	性能较差	最多会丢失一秒的数据	不可控制

-AOF的优点和缺点

• 优点：

1. AOF可以更好的保护数据不丢失，一般AOF会每隔一秒，然后通过一个后台线程执行一次同步操作，所以说最多丢失一秒的数据
2. AOF日志文件没有任何磁盘寻址的开销（日志文件位置是自己指定的），写入性能非常高，文件不容易损坏
3. AOF日志文件出现后台重写操作时，是不会影响客户端的读写的
4. AOF日志文件是记录命令的，这个特性十分适合做灾难恢复性的误删除和紧急恢复，例如：某人不小心使用了flushall命令清空了所有数据，这个时候只要重写操作没有发生，就可以立即拷贝AOF文件，删除最后一条的flushall命令然后再把AOF文件放回去，就可以通过恢复机制，恢复数据库

• 缺点：

1. 对于同一份数据来说，AOF的文件通常要比RDB的快照文件更大
2. AOF开启后，支持的写的QPS（每秒查询率）会比RDB写的QPS低，因为AOF一般都会配置成每秒同步一次文件，当然，每秒一次的同步，性能消耗也不会很高

（4）选择RDB还是AOF

1. 愿意牺牲一些性能的，可以选择AOF
2. 换取更高的缓存一致性，保证数据库最高可能的完整性，选择AOF
3. 愿意写操作频繁的时候，不启用备份来换取更高的性能，在手动运行save的时候再做备份，选择RDB

通常来说两者一起使用效果是最好的，但是同时开启两种方式的话，只有AOF会生效，Redis默认使用RDB，AOF配合RDB时，两者开启可以手动运行save

三、RDB持久化配置

准备Reids：

[[email protected] ~]# vim /usr/local/redis/redis.conf 
。。。。。。
 217 
 218 save 900 1      #开启RDB后，在900秒内发生1个数据的变化就触发生成快照
 219 save 300 10
 220 save 60 10000
 221 
。。。。。。
 234 # permissions, and so forth.
 235 stop-writes-on-bgsave-error yes  #当RDM快照失败后，不影响用户得写操作
 236 
。。。。。。
 240 # the dataset will likely be bigger if you have compressible values or keys.
 241 rdbcompression yes  #是否将RDB快照文件压缩，关闭后会增加性能
 242 
。。。。。。
 250 rdbchecksum no   #关闭RDB快照的检查校验，会增加性能
 251  
 252 # The filename where to dump the DB
 253 dbfilename dump.rdb  #快照的名称
 254 
。。。。。。
 262 # Note that you must specify a directory here, not a file name.
 263 dir /usr/local/redis/rdb   #快照的存放路径
 264 
。。。。。。
#保存退出
[[email protected] ~]# mkdir /usr/local/redis/rdb
[[email protected] ~]# /etc/init.d/redis start #开启redis
/var/run/redis_6379.pid exists, process is already running or crashed
Redis is running...
[[email protected] ~]# redis -h 192.168.100.202 -p 6379 #进入redis写数据
192.168.100.202:6379> auth 123123
OK
192.168.100.202:6379> set aaa bbb
OK
192.168.100.202:6379> set bbb ccc
OK
192.168.100.202:6379> keys *
1) "aaa"
2) "bbb"
192.168.100.202:6379> exit
[[email protected] ~]# /etc/init.d/redis restart #重启redis
Stopping ...
Warning: Using a password with '-a' or '-u' option on the command line interface may not be safe.
Redis stopped
Starting Redis server...
1073:C 05 Jun 2021 21:54:27.156 # oO0OoO0OoO0Oo Redis is starting oO0OoO0OoO0Oo
1073:C 05 Jun 2021 21:54:27.156 # Redis version=5.0.4, bits=64, commit=00000000, modified=0, pid=1073, just started
1073:C 05 Jun 2021 21:54:27.156 # Configuration loaded
Redis is running...
[[email protected] ~]# redis -h 192.168.100.202 -p 6379 #再次进入查看数据还在不在
192.168.100.202:6379> auth 123123
OK
192.168.100.202:6379> keys * 
1) "aaa"
2) "bbb"
 #发现数据存在，redis的数据是存放到内存的，不配置持久化的话，重启redis数据就会丢失，但是开启了RDB持久化机制，并且配置文件中配置了每600秒发生一次数据的变化就拍摄快照，刚才写了两个数据，写完之后Redis其实已经拍摄完快照并且保存在指定路径下，所以在重启Redis后数据还是存在的
 192.168.100.202:6379> exit
[[email protected] ~]# ll /usr/local/redis/rdb/
总用量 4
-rw-r--r-- 1 root root 115 6月   5 21:54 dump.rdb

四、AOF持久化配置

[[email protected] ~]# vim /usr/local/redis/redis.conf 
。。。。。。
 217 
 218 #save 900 1 #把save向全部注释表示关闭RDB持久化方式
 219 #save 300 10
 220 #save 60 10000
 221 
。。。。。。
 262 # Note that you must specify a directory here, not a file name.
 263 dir /usr/local/redis/rdb   #这个同时也是AOF文件的存放路径
 264 
。。。。。。
 698 
 699 appendonly yes  #开启AOF持久化方式
 700 
 701 # The name of the append only file (default: "appendonly.aof")
 702 
 703 appendfilename "appendonly.aof"  #设置持久化的文件
 704 
。。。。。。
 728 # appendfsync always
 729 appendfsync everysec  #设置AOF持久化的方式，默认就是everysec每秒一次
 730 # appendfsync no
 731 
。。。。。。
 750 
 751 no-appendfsync-on-rewrite no  #如果设置为yes，则redis执行的命令会存放到缓冲区，等待系统自动同步到硬盘，no就可以
 752 
。。。。。。
 769 
 770 auto-aof-rewrite-percentage 100  #若当前写入的AOF文件达到了上次重写文件的大小的100%的话，就触发重写
 771 auto-aof-rewrite-min-size 64mb  #设置AOF持久化重写文件大小的最小值，当达到64MB并且符合100%时，就触发重写操作
 772 
。。。。。。
#保存退出
[[email protected] ~]# /etc/init.d/redis restart 
Stopping ...
Warning: Using a password with '-a' or '-u' option on the command line interface may not be safe.
Redis stopped
Starting Redis server...
1122:C 05 Jun 2021 22:08:19.456 # oO0OoO0OoO0Oo Redis is starting oO0OoO0OoO0Oo
1122:C 05 Jun 2021 22:08:19.456 # Redis version=5.0.4, bits=64, commit=00000000, modified=0, pid=1122, just started
1122:C 05 Jun 2021 22:08:19.456 # Configuration loaded
Redis is running...
[[email protected] ~]# redis -h 192.168.100.202 -p 6379
192.168.100.202:6379> auth 123123
OK
192.168.100.202:6379> keys *
(empty list or set)
192.168.100.202:6379> set aaa bbb
OK
192.168.100.202:6379> keys *
1) "aaa"
192.168.100.202:6379> set bbb ccc
OK
192.168.100.202:6379> keys *
1) "bbb"
2) "aaa"
192.168.100.202:6379> exit
[[email protected] ~]# cat /usr/local/redis/rdb/appendonly.aof #可以看到AOF文件中全部都是执行过的命令
*2
$6
SELECT
$1
0
*3
$3
set
$3
aaa
$3
bbb
*3
$3
set
$3
bbb
$3
ccc